ЭВОЛЮЦИЯ КОНЦЕПЦИЙ В ГЕРОНТОЛОГИИ
Российская Академия наук
ГЕРОНТОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЩЕСТВО
Санкт-Петербургский Институт биорегуляции и геронтологии Северо-Западного отделения Российской Академии медицинских наук
В.Н.Анисимов, М.В.Соловьев
"Эскулап"
Санкт-Петербург
1999
Эволюция концепций в геронтологии / В. Н. Анисимов, М. В. Соловьев. - СПб.: Эскулап, 1999. - 130с. - ISBN 5-89223-011-2 : 12р. геронтология ГЕРИАТРИЯ Анисимов В.Н. Соловьев М.В.
CОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЗОР ИСТОРИИ ГЕРОНТОЛОГИИ
1.1. ПЕРИОДИЗАЦИЯ ИСТОРИИ ГЕРОНТОЛОГИИ
1.1.1. Познание и моделирование
1.1.2. Периодизация истории геронтологии с позиции теории моделей
1.1.3. Другие варианты периодизации геронтологии
1.2. ПЕРИОД КАЧЕСТВЕННЫХ МОДЕЛЕЙ
1.2.1. Продление жизни в древнейших культурах
1.2.2. Даосизм
1.2.3. Герокомия
1.2.4. Алхимия
1.3. ПЕРИОД КОЛИЧЕСТВЕННЫХ МОДЕЛЕЙ
1.3.1. Идея прогресса и формирование научной методологии в геронтологии
1.3.2. Начало научного исследования старения
1.3.3. Продолжение традиции герокомии
1.4. ПЕРИОД АНАЛИТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
1.4.1. Начало формирования геронтологии как самостоятельной научной дисциплины
1.4.2. Первые попытки продлить жизнь, основанные на биологических исследованиях
1.5. ПЕРИОД КИБЕРНЕТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
1.5.1. Формирование современной геронтологии
1.5.2. Необходимость автоматизации геронтологических исследований
1.5.3. Перспективы применения достижений нанотехнологии для решения проблемы продления жизни
2. CОВРЕМЕННЫЕ КОНЦЕПЦИИ В ГЕРОНТОЛОГИИ
2.1. ГЕНЕТИКА СТАРЕНИЯ И ДОЛГОЖИТЕЛЬСТВА
2.1.1. Популяционная генетика старения
2.1.2. Наследственное преждевременное старение (прогерии)
2.1.3. Репродуктивное поведение и эволюция продолжителньости жизни
2.1.4. Гены гибели и долголетия у беспозвоночных
2.1.5. Опыты с трансгенными животными
2.1.6. Кандидатные гены смерти и долголетия человека
2.1.7. Роль специфических хромосом в старении
2.2. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ СТАРЕНИЯ
2.2.1. Роль соматических мутаций в старении
2.2.2. Метилирование ДНК и старение
2.2.3. Гликозилирование белков и ДНК
2.2.4. Репарация ДНК и старение
2.2.5. Изменения структуры и функции генов при старении
2.2.6. "Предел Хейфлика", теория маргинотомии, теломеры и теломераза
2.2.7. Апоптоз и продолжительность жизни
2.2.8. Свободнорадикальная теория старения
2.3. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ СТАРЕНИЯ
2.3.1. Ограничение калорийности питания и старение
2.3.2. Иммунологическая теория старения
2.3.3. Элевационная теория старения
2.3.4. Роль эпифиза в механизмах старения
2.4. СТАРЕНИЕ И РАК: ВЗАИМОСВЯЗЬ И ПРОФИЛАКТИКА
2.4.1. Старение и чувствительность к канцерогенам
2.4.2. Геропротекторы и рак
3. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ГЕРОНТОЛОГИИ В РОССИИ
4. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
5. ПРИЛОЖЕНИЯ
5.1. Основные отечественные монографии по геронтологии и гериатрии
5.2. Отечественные журналы и периодические издания по геронтологии
В монографии дана оригинальная периодизация развития геронтологии с древнейших времен до настоящего времени, проанализированы основные концепции о природе старения. Большое внимание уделено наиболее значимым достижениям современной геронтологии, тенденциям ее развития. Кратко рассмотрены основные этапы и перспективы развития геронтологии в России.
Книга представляет интерес для биологов, физиологов, биохимиков, генетиков, врачей всех специальностей, аспирантов, студентов, интересующихся проблемами геронтологии и увеличения продолжительности жизни.
Библиогр. 347 назв., приложения.
Монография рекомендована к печати Президиумом Геронтологического общества Российской Академии наук и Ученым советом Санкт-Петербургского Института биорегуляции и геронтологии СЗО РАМН (рецензент - академик А.Д.Ноздрачев)
Авторы:
Анисимов Владимир Николаевич - профессор, доктор медицинских наук, заместитель директора по научной работе Санкт-Петербургского Института биорегуляции и геронтологии Северо-Западного отделения РАМН, руководитель лаборатории канцерогенеза и старения НИИ онкологии им. проф. Н.Н. Петрова Минздрава РФ, президент Геронтологического общества РАН, заместитель председателя Межведомственного научного совета по геронтологии и гериатрии РАМН и Минздрава РФ, член Совета Международной ассоциации геронтологии.
Соловьев Михаил Викторович - научный сотрудник лаборатории канцерогенеза и старения НИИ онкологии им. проф. Н.Н. Петрова Минздрава РФ, аспирант Института истории естествознания и техники им. С.И. Вавилова РАН, лауреат премии Геронтологического общества РАН за лучшую работу по геронтологии среди молодых ученых России за 1999 г.
Издание монографии осуществлено при поддержке Санкт-Петербургского Института биорегуляции и геронтологии Северо-Западного отделения РАМН
ISBN © В.Н.Анисимов, М.В.Соловьев
Russian Academy of Sciences
GERONTOLOGICAL SOCIETY
St.Petersburg Institute of Bioregulation and Gerontology of The North-Western Branch of The Russian Academy of Medical Sciences
V.N.Anisimov, M.V.Soloviev
THE EVOLUTION OF CONCEPTS IN GERONTOLOGY
Saint-Petersburg
"Aesculap"
1999
CONTENTS
INTRODUCTION
1. AN REVIEW ON THE HISTORY OF GERONTOLOGY
1.1. THE HISTORY OF GERONTOLOGY: DIVISION INTO PERIODS
1.1.1. Cognition and modeling
1.1.2. Division of the history of gerontology from the theory of models point of view
1.1.3. Another variants of the gerontology periodization
1.2. PERIOD OF QUALITATIVE MODELS
1.2.1. Life span prolongationin ancient civilizations
1.2.2. Daosism
1.2.3. Gerocomia
1.2.4. Alchemistry
1.3. PERIOD OF QUALITATIVE MODELS
1.3.1. The idea of progress and scientific methodology formation in gerontology
1.3.2. Beginning of scientific study on aging
1.3.3. Continuation of gerocomia tradition
1.4. PERIOD OF ANALYTICAL MODELS
1.4.1. Beginning of gerontology as a independent scientific discipline
1.4.2. First attempts to prolongs life span based on biological background
1.5. PERIOD OF CYBERNETIC MODELS
1.5.1. Modern gerontology formation
1.5.2. Necessity of automatization of gerontological research
1.5.3. Perspectives of nanotechnology for the solving of the life span prolongation problem
2. MODERN CONCEPTS IN GERONTOLOGY
2.1. GENETICS OF AGING AND LONGEVITY
2.1.1. Population genetics of aging
2.1.2. Hereditary premature aging (progeria)
2.1.3. Reproductive behaviour and evolution of life span
2.1.4. Genes of death and longevity in nonvertebrates
2.1.5. Studies with transgenic animals
2.1.6. Candidate genes of death and longevity in humans
2.1.7. Role of specific chromosomes in aging
2.2. MOLECULAR BIOLOGY OF AGING
2.2.1. Role of somatic mutations in aging
2.2.2. DNA methylation and aging
2.2.3. Glycosilation of DNA and proteins
2.2.4. DNA repair and aging
2.2.5. Changes of gene structure and function in aging
2.3. "HAYFLICK LIMITS", THEORY OF MARGINOTOMY, TELOMERES AND TELOMERASE
2.4. APOPTOSIS AND LIFE SPAN
2.5. FREE RADICAL THEORY OF AGING
2.6. CALORIC RESTRICTED DIET AND AGING
2.7. IMMUNOLOGICAL THEORY OF AGING
2.8. ELEVATION THEORY OF AGING
2.9. ROLE OF PINEAL GLAND IN MECHANISMS OF AGING
3. PERSPECTIVES OF THE DEVELOPMENT OF GERONTOLOGY IN RUSSIA
4. REFERENCES
5. APPENDIXES
5.1. List of main monographs of Soviet and Russian researchers on gerontology
5.2. List of Russian gerontological journals and periodic publications
5.3. List of Russian gerontological research institutes and geriatric centers
5.4. List of main Russian research institutes and universities working in the field of gerontology
Anisimov V.N., Soloviev M.V. The Evolution of Concepts in Gerontology.- St.Petersburg: Aesculap, 1999.- .... P.
The original periodization of the development of gerontology from ancient toward present times as well as the analysis of basic concepts on the origin of aging are given in the monograph. Main attention has been paid to the most important achievements in contemporary gerontology. The brief view on the state-of-art and perspectives of the development of gerontology in Russia are given as well.
The book is addressed to a wide range of biologists, physiologists, biochemists, geneticists and medical doctors and students who interested in gerontology and life extension.
"Наш век недолог. Нас немудрено
Прельстить перелицованным старьем.
Мы верим, будто нами рождено
Все то, что мы от предков узнаем."
|
В.Шекспир, 123-й сонет.
|
"От ложного знания - к истинному незнанию".
|
Девиз Зимних школ по молекулярной биологии
|
ВВЕДЕНИЕ
Геронтология (греч. geron, geront[os] - cтарец + logos учение) - наука, изучающая феномен старения живых существ, в том числе человека. Впервые термин был предложен И.И.Мечниковым в 1903 г. [77,262]. Современная геронтология - междисциплинарная наука, в состав которой входят биология старения, клиническая геронтология (гериатрия), геронтопсихология и социальная геронтология (геронтогигиена).
Задача биологии старения - выяснение первичных механизмов старения организмов и популяций и факторов, определяющих продолжительность жизни. Изучение биологии старения включает как экспериментальные исследования на животных различных видов, так и клинические исследования людей в различные периоды жизни. Задачей клинической геронтологии (гериатрии), являющейся динамически развивающейся областью современной медицины, является изучение физиологических и патофизиологических особенностей старого человека, особенностей течения патологических процессов и заболеваний у него. Задачей геронтопсихологии является изучение особенностей психики и поведения лиц пожилого и преклонного возраста. Важным разделом геронтопсихологии является поведенческая геронтология, изучающая возрастные изменения поведения живых существ разных видов. Задача социальной гигиены (герогигиены) - выяснение влияния условий жизни и окружающей среды на старение и продолжительность жизни человека.
Фундаментальное значение геронтологии определяется ее направленностью на изучение наиболее существенных вопросов жизни, а именно ее продолжительности и смерти.
Однако в целом в геронтологии доминируют ее прикладные аспекты, поскольку возникновение и развитие геронтологии, происходившее в тесной связи с прогрессом биологии и медицины, было обусловлено прежде всего социально-биологической потребностью увеличить продолжительность жизни людей. В наибольшей степени эта потребность проявилась в последние годы из-за существенного постарения населения экономически развитых и развивающихся стран, т. е. увеличением в его структуре доли пожилых [50,193,208,307]. Вместе с тем сейчас геронтология подошла к такому этапу своего развития, когда она способна дать адекватный ответ на социальные запросы - задача продления жизни является основной во многих исследовательских проектах, ряд методов продления жизни уже используется в клинической практике, а анализ перспектив развития геронтологии показывает, что ее достижения в относительно недалеком будущем могут привести к значительному увеличению видовой продолжительности жизни людей [27,108]. Во многом это связано с тем, что в течение последних десятилетий наблюдается беспрецедентное внедрение методов молекулярной биологии и генной инженерии в изучение живой природы, определившее кардинальные изменения в представлениях о природе старения, ставящие на повестку дня вмешательство в генетическую программу развития и старения человека.
Успехи геронтологии привели к тому, что сейчас в эту область науки вкладываются достаточно большие ресурсы. Однако, вполне очевидно, что они далеко не безграничны, и их концентрация на наиболее перспективных направлениях могла бы существенно ускорить решение задачи продления жизни.
Выявлению таких направлений может способствовать критический анализ основных геронтологических концепций, так как во многом именно их разнообразие (являющееся следствием сложности феномена старения), отсутствие ясного понимания достоинств и недостатков тех или иных концепций, приводят к распылению исследовательских ресурсов, к изучению вопросов, ответы на которые давно известны, или же к исследованию заведомо тупиковых направлений.
Полный и глубокий анализ геронтологических концепций невозможен вне контекста исторического развития геронтологии - т. е. без определения основного "вектора" ее развития, движение вдоль которого и порождало эти концепции. Другим важным условием проведения такого анализа является ясное понимание того, какие задачи должна решить геронтология в ближайшее время для достижения радикального увеличения продолжительности жизни. Ибо именно оценка той или иной концепции с этой позиции и является основным критерием для определения ее ценности [11,27,216].
По этим причинам в данной книге анализ основных современных геронтологических концепций предварен обзором истории геронтологии, в котором показано, как геронтология возникла и развивалась под влиянием потребности в увеличении продолжительности жизни (более подробно история геронтологии освещена в ряде известных работ [42,51,73,108,109,204,250,322]). Обзор заключает анализ возможных путей будущего развития геронтологии, в котором делается вывод, что наиболее перспективным средством для полного и ясного понимания феномена старения, а также разработки эффективной терапии старения, является широкое применение в геронтологии компьютерных технологий.
Одной из наиболее мощных компьютерных технологий является моделирование. В узком понимании этим термином описывается исследование формальных моделей реальных систем на компьютере. В более широком смысле любое знание может считаться моделью (а познание - моделированием). Такое рассмотрение позволяет классифицировать знание по степени его формализации (что отражает его точность). Примером сильно формализированного описания может служить компьютерная база данных, слабо формализированного - статья с описанием результатов эксперимента.
Согласно методологии моделирования первым шагом в построении точной, формальной модели, пригодной для ее исследования на компьютере, является создания обобщенного, в высокой степени абстрактного, но еще не формального описания, называемого концептуальной моделью. Именно такими моделями могут считаться геронтологические концепции, рассмотренные во второй части книги. Иначе говоря эти концепции являются квинтэссенцией геронтологического знания, наиболее полным выражением его современного состояния, а также фундаментом для создания новой, в высокой степени компьютеризированной, геронтологии, в рамках которой будет возможно решение ее основной задачи - значительно увеличить продолжительность жизни людей.
Среди вопросов на которые должна давать ответы любая концепция, претендующая на объяснение механизмов старения, особо значимыми представляются следующие (по [315]):
1) Почему организмы подвергаются прогрессирующему и необратимому уменьшению физиологических функций в последней части своей жизни?
2) Почему ожидаемая продолжительность жизни или скорость старения различаются внутри одного вида и между видами?
3) Почему экспериментальные воздействия, такие как ограничение калорийности питания, замедляют начало многих возрастных физиологических и патологических изменений и увеличивают среднюю и максимальную продолжительность жизни животных?
Не менее важно получить ответ и на 4-й вопрос: почему факторы, вызывающие бессмертие клеток (то есть, факторы, ведущие к развитию новообразований), ускоряют процесс старения организма?
Полезным представляется рассмотрение развития концепций в биологии старения как историю поисков "часов" старения. Выбор "часов" определял в общей форме и подход к разработке мер воздействия на механизм этих часов с целью поддержать его эффективность и долговечность. Не останавливаясь на рассмотрении известных кандидатов на роль часов старения (таблица 1), в данной книге внимание будет уделено тем теориям и концепциям старения, которые, на наш субъективный взгляд, определяют лицо современной экспериментальной геронтологии, основные тенденции ее развития в начале XXI века.
Таблица 1. Кандидаты на роль "часов" старения
Предполагаемые "часы" старения
|
Теория, гипотеза
|
ДНК
|
Теории "катастрофы ошибок", накопления спонтанных мутаций, маргинотомии
|
Макромолекулы
|
Теория "сшивок"
|
Митохондрии
|
Свободно-радикальная теория
|
Клетка
|
"Лимит Хейфлика"
|
Половые железы
|
Инволюция половой функции
|
Надпочечники
|
Снижение продукции дегидроэпиандростерона
|
Щитовидная железа
|
"Гормон смерти" Денкла
|
Иммунная система
|
Иммуностарение
|
Гипоталамус
|
Нейроэндокринные теории
|
Эпифиз
|
Мелатонин как счетчик внутреннего времени в солнечных часах старения
|
Суммируя выше сказанное, основную задачу книги можно сформулировать следующим образом: подвести итоги исторического развития и современного состояния геронтологии, тем самым обозначив исходные рубежи для интенсификации ее развития, для указания направлений мобилизации ее ресурсов с целью скорейшего решения задачи увеличения продолжительности жизни.
Сознавая возросшую в последние годы малодоступность большинства геронтологических и многих других международных научных журналов для большинства российских исследователей, мы считали необходимым полностью привести в списке литературы многочисленные ссылки на недавно опубликованные работы, цитированные в книге. В качестве приложения приведены основные отечественные монографии и список российских журналов и периодических изданий по геронтологии и гериатрии.
Страница 55
"Мир - лестница, по ступеням которой
Шел человек. Мы осязаем то,
Что он оставил по своей дороге.
Животные и звезды - шлаки плоти,
Перегоревшей в творческом огне;
Все в свой черед служили человеку
Подножием, и каждая ступень
Была восстаньем творческого духа."
|
Максимилиан Волошин, "Путями Каина".
|
1. ОБЗОР ИСТОРИИ ГЕРОНТОЛОГИИ
Возникновение биологического "стремления" к увеличению продолжительности жизни явилось следствием физических законов, а также того факта, что жизнь на Земле зародилась в виде феномена саморазмножения макромолекул в водном растворе. Уже на уровне макромолекул действовал отбор на увеличение продолжительности их существования, так как "смерть" (распад) и "старение" (повреждение) молекул были неизбежны. Аналогичным образом происходила селекция приспособлений, обеспечивающих достаточно длительное существование, у одноклеточных, а затем и у многоклеточных организмов. После возникновения нервной системы и психики биохимические и физиологические приспособления, обеспечивающие поддержание (и увеличение при появлении соответствующего давления естественного отбора) необходимой продолжительности жизни, были дополнены поведенческими инстинктами и механизмами нервной регуляции физиологических процессов. Появление у человека сознания привело к пониманию им факта ограниченности собственного существования во времени (т. е. факта смертности). Это вызвало возникновение коллизии между его биологическим, инстинктивным стремлением к длительному существованию и осознанием невозможности его достижения. У большинства людей это приводило к примирению с фактом смертности. Такое примирение выразилось в возникновении различных защитных психологических механизмов (как правило, культурно опосредованных), одним из которых является вера в посмертное существование. Однако во все времена существовали люди, у которых биологическое в своей основе стремление к долгой жизни (в предельном случае - к бессмертию) было настолько велико, что они не могли смириться с неизбежностью смерти, а их критически и рационально ориентированное мышление было способно к преодолению культурных догм. Поэтому они устремляли свои усилия на поиск путей увеличения продолжительности жизни. Первоначально эти поиски велись главным образом в алхимико-мистическом направлении, но постепенно, по мере накопления знаний о живой природе и формирования биологической науки, они трансформировались в научные исследования по продлению жизни.
На этот процесс влияло множество факторов. Сначала важную роль играли наблюдения за теми приспособлениями, которые используются животными для увеличения своей продолжительности жизни. Позднее по мере формирования биологической науки ее достижения стали играть определяющую роль в исследованиях по продлению жизни. Эпохальные открытия, смена исследовательских парадигм в биологии (каковыми были возникновение рациональной философии и экспериментальной науки в эпоху Возрождения, создание теории эволюции и открытие других основных биологических законов в середине 19 в., открытие механизмов функционирования биологических макромолекул в 50-х гг. 20 в.) приводили к качественным изменениям и в геронтологии. Причем одним из существенных элементов таких изменений было появление нового типа моделей, представляющих геронтологическое знание.
Помимо прогресса в области биологических наук, на развитие геронтологии влияли технологические, социальные, экономические и другие процессы. Хотя их действие было разнонаправленным (т. е. они как способствовали развитию геронтологии, так и тормозили его), однако, в конечном счете, действие биологического стремления к увеличению продолжительности жизни, реализующееся через научные исследования по этой проблеме, привело к такому состоянию знания о механизмах старения, которое позволило вплотную приблизиться к разработке методов, дающих человеку возможность практически не стареть или периодически омолаживаться.
"Где начало того конца, которым оканчивается начало?"
|
Козьма Прутков, "Плоды раздумья".
|
1.1. ПЕРИОДИЗАЦИЯ ИСТОРИИ ГЕРОНТОЛОГИИ
1.1.1. Познание и моделирование
В качестве одного из ведущих критериев для периодизации истории геронтологии может быть рассмотрен факт появления нового типа моделей, применяемых для представления и получения геронтологического знания. Его значимость можно обосновать следующим.
Во-первых, как справедливо указал Н. М. Амосов, "вся эволюция организмов и история человечества связана с информацией и моделями" [3]. Поэтому в скрытом виде проблемы, связанные с созданием и исследованием моделей, не могут не быть затронуты в любом историческом исследовании, рассматривающем развитие биологических наук за большой временной период. Перевод такого рассмотрения из скрытой форму в явную может способствовать большему пониманию закономерностей исторического развития.
Во-вторых, по сути любое знание представляет собой модель реальности, так как любая научная дисциплина всегда имеет дело только с приближенным (т. е. модельным) описанием [80]. При этом процесс познания может быть рассмотрен как процесс построения моделей [93], где построение математической модели означает достижение наивысшей точки индуктивного обобщения экспериментальных данных и теоретических построений [18]. Более того, психика человека, реализующая процесс познания, также представляет собой моделирующую систему [100]. Таким образом, выбор данного критерия для описания развития научного знания вполне естественен и находится в русле общего подхода к рассмотрению познания как информационного процесса.
В-третьих, считается, что изменение моделей является одним из ведущих факторов исторического прогресса [3]. И, действительно, как будет показано ниже, наиболее существенные изменения в геронтологии, вызванные накоплением эмпирических данных, развитием методологии их анализа (частью которой являются используемые типы моделей) и открытием новых законов, сопровождались появлением нового типа моделей. Наличие такой зависимости позволяет считать выбранный критерий хорошим индикатором революционных перестроек в геронтологии. При этом, однако, следует понимать, что, безусловно, основой ее периодизации являются сами эти перестройки, а изменение типов моделей является лишь одной из их составных частей и служит концентрированным выражением и итогом развития всей системы геронтологического знания. Таким образом данный критерий помимо общего похода к познанию природы и ее истории отражает и частный подход - познание закономерностей исторического развития геронтологии.
В-четвертых, применение методов кибернетики исключительно важно для познания живой природы в целом. Вот что писал об этом А.А. Ляпунов: "Основные задачи биологии естественным образом выступают как характерные кибернетические задачи ... параллелизм проблематики при изучении больших систем и при изучении живой природы при более детальном и более полном исследовании позволит представить всю биологию в значительно более цельном виде, чем это делается в настоящее время" [75]. Еще более радикально высказывание выдающегося отечественного физиолога Н. А. Берштейна: "Биокибернетике суждено стать в дальнейшем не одной из ветвей биологии, а очередной ступенью развития всей биологии в целом" [24]. Из всех методов кибернетики именно моделирование является наиболее адекватным методом для изучения сложных систем, каковыми являются большинство биологических систем [18]. Поэтому, по всей вероятности, как наиболее полное познание феноменов жизни, старения, психики, так и реализация эффективных методов продления жизни будет связано с широким применением технологий компьютерного моделирования. Следовательно, широкое внедрение в геронтологию модельного подхода (в том числе и рассмотрение ее истории с такой точки зрения) представляется весьма актуальным.
Для построения и исследования моделей, представляющих геронтологическое знание, необходимы: 1) соответствующие эмпирические данные (таблицы продолжительности жизни, статистические данные о возрастной динамике причин смерти и т. п.); 2) общие законы биологии, имеющие отношение к геронтологии (т. е. законы, описывающие эволюцию, наследственность, обмен веществ и т. п.); 3) частные законы предметной области - т. е. собственно геронтологические законы (уравнение Гомперца-Мейкема и т. п.); 4) методология моделирования (используемый тип моделей, математические методы, применяемые для их исследования, алгоритмы анализа исходных данных и верификации получаемых результатов и т. п.). Именно эти четыре аспекта, существенные для рассмотрения геронтологии с точки зрения теории моделей, а также методы продления жизни, разработанные в рамках данного набора данных и теорий и при использовании существующей методологии, будут определяющими при рассмотрении исторического развития геронтологии.
Идеальные (т. е. не физические, не натурные) модели разделяют на концептуальные (называемые также дескриптивными, описательными, содержательными, символическими и т. п.) и математические. Главное их отличие состоит в том, что формализм последних позволяет с высокой точностью прогнозировать поведение системы посредством применения математических методов [28,80,118].
Концептуальные модели делятся на качественные и количественные [118]. Необходимо отметить, что во многих случаях даже при качественном описании неизбежно использование численных параметров (например, продолжительность жизни выражается в количестве прожитых лет). Однако в данном типе моделей такие параметры не играют существенной роли, к тому же зачастую они являются результатом приблизительных оценок или устанавливаются в результате единичных измерений (т. е. не являются достоверными). Поэтому эти модели не пригодны для сколько-нибудь значимого количественного анализа. Численные же параметры количественных моделей получаются в результате точных измерений или предварительной обработки большого количества данных, при которой используются статистические методы, являющиеся первым этапом использования математики в биологии [23]. По сравнению с качественными моделями подобные процедуры делают описание биологических систем гораздо более точным (к примеру, по таблицам продолжительности жизни можно с высокой степенью достоверности рассчитать среднюю продолжительность жизни). Однако способ такого описания (концептуальная, слабо формализованная модель) все еще не позволяет применять математические методы для прогнозирования поведения системы.
Математические модели подразделяются на аналитические и имитационные [107,118]. В аналитической модели в качестве описания используются различные функциональные соотношения (алгебраические, интегро-дифференциальные, конечно-разностные и т.п.) или логические условия, допускающие их исследование средствами математического анализа или численными и другими математическими методами. В имитационной модели реализующий ее алгоритм воспроизводит процесс функционирования моделируемой системы во времени через имитацию поведения элементов системы и взаимодействия между ними. По сравнению с аналитическими имитационные модели позволяют решать более сложные задачи, и сейчас они являются наиболее эффективным методом исследования сложных систем. Поскольку термин имитационный вне контекста моделирования имеет скорее негативный оттенок и интуитивно не понятен неспециалисту в области моделирования, ниже вместо него будет использоваться термин кибернетический, так как для построения и исследования имитационных моделей в основном применяются методы кибернетики и в ряде работ имитационные модели действительно называют кибернетическими.
1.1.2. Периодизация истории геронтологии с позиции теории моделей
Обзор представлений о природе, существовавших во времена античности и средневековья [55], показывает, что геронтология, биология в целом, а также и многие другие области науки находились тогда в стадии формирования. Наблюдения за природными явлениями либо существовали как слабо упорядоченные наборы эмпирических закономерностей, либо обобщались в теории, в основе которых лежали религиозные и философские представления, далекие от реальности. Во многом это может быть объяснено, что стимулом развития науки был не поиск истины, а аксиологические, прагматические мотивы [116]. Только в отдельных, очень редких случаях, система представлений как о природе вообще, так и о живой природе в частности, более или менее правдоподобно отражала реальность, примером чего могут служить работы Аристотеля, которого принято считать основателем биологии как науки [55] и автором первой попытки создания концептуальной модели организма как целостной системы [64]. Таким образом, в этот период количество знаний о природе, уровень культурного развития общества, а также его интеллектуальный потенциал (количество образованных людей, пытающихся постичь законы природы) были недостаточными для получения истинного знания о природе, для формулировки правильных законов развития материи (некоторые историки называют этот период протонаукой [см. 116, с. 85-86] - по аналогии с этим можно говорить о существовании протогеронтологии). Поскольку количественные данные о явлениях, имеющих отношение к геронтологии, были весьма незначительны, неточны и могли фиксироваться лишь как результаты единичных измерений из-за отсутствия статистических методов (в частности данные о продолжительности жизни человека и животных фиксировались как отдельные максимальные значения [40], относительно используемых моделей этот период может быть назван периодом качественных моделей.
Большинство историков считает, что настоящая наука возникла лишь в период Возрождения [66]. Тогда сумма знаний, культурный потенциал и потребности технологического развития позволили реализоваться рациональным механизмам познания. Это привело к появлению рациональной, критической философии, экспериментальной парадигмы и средств математического анализа - сущностным чертам современной науки. Однако, как видно из биологических воззрений того времени [55], сложность биологических феноменов, все еще недостаточный уровень биологического знания не позволили открыть специфические общебиологические законы, а значит, в тот период биология (а значит и геронтология) еще не была выделена из естествознания. В основном тогда использовались эмпирические закономерности (т. е. частные законы, не носившие общебиологического характера). Все это безусловно препятствовало прогрессу в понимании живой природы, хотя, по сравнению с предыдущим периодом, объем как биологических данных (в том числе количественных параметров, используемых при описании биологических феноменов), так и найденных эмпирических закономерностей колоссально увеличилось. Причем при описании геронтологических данных стали использоваться точные количественные закономерности. Например, при описании возрастной динамики (для составления таблиц продолжительности жизни и т. п.) начали применяться статистические методы [35], без которых исследование подобное описание не может быть точным из-за значительной разницы в продолжительности жизни отдельных особей. Поэтому относительно используемых моделей данный период может быть назван периодом количественных моделей. Интересно отметить связь между использованием методов статистики для описания природных явлений и статичной картиной мира согласно метафизическим представлениям того времени [55], а также тот факт, что термин "статистика" был введен английским ученым и политическим деятелем Дж. Синклером (1754 - 1835), который своими публикациями внес значительный вклад в развитие геронтологии [204].
Все возрастающий поток биологической информации и многочисленные попытки обобщения биологического знания на рациональной основе в конечном счете привели к тому, что в 19 в. (начиная примерно со второй его четверти) и начале 20 в. были открыты основные специфически биологические законы: клеточное строение организмов, теория эволюции и законы наследственности, что создало предпосылки для окончательного формирования биологии как самостоятельной дисциплины. Применение этих законов привело к огромному прогрессу биологического знания, к существенному приближению к истинному пониманию живой природы. В течение этого периода окончательно сформировались практически все основные биологические дисциплины, важные для геронтологии: физиология обмена веществ, эндокринология, иммунология, физиология высшей нервной деятельности, эволюционная зоология, генетика [55,56]. Тогда же в геронтологии стали использоваться аналитические модели, такие как уравнение Гомперца-Мейкема [см., например, 35] или аналитическая модель старения Н. А. Белова [51]. Все это свидетельствует, что относительно используемых моделей данный период можно считать периодом аналитических моделей.
Однако, ключом к пониманию феномена жизни и старения являются процессы на молекулярном уровне организации живой материи [56]. Поэтому возникновение истинно научной геронтологии не могло произойти ранее формирования молекулярной биологии в 50-х гг. 20 в., обозначившей достижение последнего уровня редукции в познании биологических законов, относящихся к геронтологии. Это создало предпосылки для отказа от спекулятивных, умозрительных теорий, в то время все еще игравших значительную роль в геронтологии. Существенное значение имело также произошедшее в это время осознание важности процессов переработки информации для обеспечения функционирования живых систем (это было связано с работами как по молекулярной биологии, так и по нейробиологии) и создание математических основ кибернетики и информатики (теории систем, управления, автоматов и т. п.). Прогресс в молекулярной биологии и информатике обеспечил основные необходимые условия для перехода от качественной, аналитической и экспериментальной геронтологии к количественной, синтетической и вычислительной. Окончательная реализация этой парадигмы приведет к тому, что основной объем знаний будет получаться из вычислительных, а не из натурных экспериментов (это произойдет когда будут досконально поняты, вплоть до создания точных кибернетических моделей, все законы функционирования живой материи и будет достигнута необходимая вычислительная мощность компьютеров). Поскольку в этот период в геронтологии начали применяться кибернетические модели (для описания регуляции, регенерации, надежности, эпидемиологических процессов, старения на уровне популяции и т. д. [см., например, 21,23,57] этот период может быть назван периодом кибернетических моделей.
1.1.3. Другие варианты периодизации геронтологии
Предложенная выше периодизация в известной мере следует исторической традиции (обобщая ее). Подобное деление на периоды как явно, так и неявно присутствует во многих исторических исследованиях в области геронтологии.
В неявном виде периодизация истории геронтологии присутствует в различных датировках момента возникновения геронтологии. Его относят на разные исторические периоды: к периоду античности, к Возрождению, к концу 19 в. - началу 20 в., к середине 20 в [см. 1,40,42,51,61,204]. Причем датировки различаются не только у разных авторов, но и в пределах работы одного автора. Примером могут служить следующие цитаты из монографии И.В. Давыдовского [42, с. 4, 272]: "Первые работы по геронтологии находим у Гиппократа", "Первый печатный труд, сделавший науку о старости особым предметом, принадлежит итальянскому анатому ... Zerbi (Gerontocomia, 1489)", "Только в XIX и особенно к середине XX века проблема старости выросла в науку - геронтологию". Как будет показано ниже, именно в упомянутые выше периоды происходили наиболее существенные изменения в развитии геронтологического знания. Этот факт означает, что противоречивость в датировке начала геронтологии лишь внешняя, а различие во взглядах на самом деле отражает как наличие периодов в истории геронтологии, так и разные точки зрения на значимость отдельных периодов.
В явном виде периодизация развития геронтологического знания (в основном применительно к социальной и психологической геронтологии) была предложена М. Д. Александровой [1], которая выделила следующие периоды: 1) донаучный, 2) конца 19 - начала 20 в., 3) с 30-хх гг. и до начала Второй мировой войны, 4) послевоенный период. Однако, поскольку геронтология является преимущественно биологической наукой, то подход, предложенный в настоящей работе и основанный на сопоставлении развития биологии и геронтологии, представляется более адекватным. С этой точки зрения геронтология в качественный и количественный периоды (в донаучный у Александровой) существенно различалась как методологически, так и интенсивностью исследований. В то время как развитие геронтологии в аналитический период (во второй и третий периоды у Александровой) происходило скорее постепенно, в 30-е гг. не происходило особенно значимых событий, позволяющих разделить этот период.
"Где призраки, свой человек философ.
Он покоряет глубиной вопросов,
Он все громит, но после всех разносов
Заводит новых предрассудков тьму."
|
И.В.Гете, "Фауст".
|
1.2. ПЕРИОД КАЧЕСТВЕННЫХ МОДЕЛЕЙ
1.2.1. Продление жизни в древнейших культурах
По всей вероятности, в древнейшие времена желание понять феномен старения было неотделимо от желания замедлить или устранить его. Существование возможности увеличения продолжительности жизни путем борьбы со старением первоначально могло основываться на фактах разной индивидуальной продолжительности жизни людей и разной средней продолжительности жизни у разных видов животных, длительного существования некоторых видов деревьев и неживых объектов, а также на возможности лечения заболеваний. Как возникновение понимания того, что могут быть найдены способы продлить жизнь, нашедшее свое отражение в мифах, так и начало применения средств, действительно продлявших жизнь (в первобытных обществах и в ранних цивилизациях уже существовало врачевание, что конечно же продляло жизнь), теряются во времени. Одним из наиболее древних письменных свидетельств считается фрагмент из эпоса о шумерском царе Гильгамеше (включенный в эпос, вероятно, в первой половине второго тысячелетия до н. э.), в котором рассказывается, что Гильгамеш в поисках бессмертия нашел растение, омолаживающее тело, но не сумел им воспользоваться [33,134]. Что касается практических рецептов, то описания старческих изменений и рекомендации по продлению жизни можно найти уже в произведениях древнеегипетских и древнеиндийских авторов [40,204]. Однако, первые целенаправленные, систематические попытки достичь цели продления жизни, к тому же основанные на использовании в какой-то степени адекватных методов, достоверно зарегистрированы в древнем Китае у даосов [214].
1.2.2. Даосизм
Даосизм представляет собой религиозно-философскую систему, одна из главных целей которой - продление жизни ее адептов [112,214]. Это учение начало формироваться в 4 - 3 вв. до н. э. в Китае на основе синтеза наблюдений на природными явлениями и их разнообразных интерпретаций, существовавших в традиционной китайской культуре того периода. Согласно даосизму видимый мир есть проявление единой сущности (или силы) - дао (наиболее близкий аналог в западной философии - пантеизм, т. е. отождествление Бога и природы). Такое видение мира подразумевало единство всего сущего, отсутствие четкого разделения на дух и материю, на Бога и человека. Следствием этого было понимание, что человек может посредством собственных усилий трансформироваться в совершенное, богоподобное, бессмертное существо, и, что для осуществления такой трансформации необходимы комплексные меры, в том числе включающие и материальные воздействия на тело человека.
Основными из этих мер были следующие: этические - спокойная, размеренная жизнь (для экономии жизненной энергии); религиозные - в основном, медитация (для оказания влияния на дао); дыхательная техника - задержка дыхания и т. п. (поскольку считалось, что через дыхание осуществляется связь между человеком и божеством, то контроль процесса дыхания означал контроль над духом); диета - ее основу составляли малокалорийные продукты растительного происхождения (поскольку считалось, что такая пища содержит больше воздуха); специальные гимнастические упражнения - гимнастика даосов у нас известна под названием кунг фу (имела вспомогательное значение для достижения совершенства в дыхательной и сексуальной технике); сексуальная техника - у нас известна как дао любви (применялась для увеличения своей жизненной силы за счет получения ее от партнера, из чего следовало, что партнеров должно быть много и они не должны быть даосами). Эти вышеперечисленные методы, называвшиеся внутренней трансформацией дополнялись внешней трансформацией, включавшей в себя применение специальных веществ, продляющих жизнь, а также поиск эликсира - субстанции, способной превращать одни вещества и существа в другие, например, ртуть в золото (что рассматривалось как "лечение" металлов), смертного человека в бессмертного.
Основные положения даосизма основаны на понимании единства природы, что следовало из наблюдений. Другим источником была возможность химических превращений веществ, открытая в результате практической деятельности. Возникновение акцента на возможность достижения бессмертия частично может быть объяснено необходимостью привлечения новых адептов в условиях конкуренции с другими религиозными течениями [30,116]. Помимо вышеперечисленных влияний некоторыми исследователями [30] допускается возможность заимствования некоторых положений даосизма из индийских религиозных систем, на которые в свою очередь могла повлиять древнеегипетская религия.
Можно допустить, что применение методов даосизма действительно может способствовать увеличению продолжительности жизни, например, современные исследования [335] показывают, что низкокалорийная диета может способствовать существенному продлению жизни. Однако нет достоверных данных о влиянии диеты и других мер даосов на их продолжительность жизни [214]. Поэтому нельзя утверждать, что следование канонам даосизма может существенно продлить жизнь.
"Старости надо сопротивляться... Как борются с болезнью,
так надо бороться и со старостью: следить за своим здоровьем,
есть и пить столько, сколько нужно для восстановления сил,
а не для их угнетения".
|
Марк Туллий Цицерон (106-43 гг до н.э.), "О старости".
|
1.2.3. Герокомия
Примерно в то же время, что и даосизм в Китае, в Древней Греции зародилась герокомия (или герокомика) - направление, связанное с возможностью достижения здоровой старости с помощью умеренности во всем [40]. Как правило, в рамках этого подхода подразумевается, что смерть неизбежна (так называемая апология смерти) и продлить жизнь дальше некого предела нельзя - можно только помочь каждому прожить его естественную продолжительность жизни без тяжелых болезней.
В отличие от даосизма, который возник в относительно монокультурной среде, постепенно формируясь на основе первобытной мифологии, где вера в сверхъестественное, включая представления о загробной и вечной жизни, была основой мировоззрения, греческая философия и медицина возникли под влиянием очень многих, сильно различающихся друг от друга философских и религиозных концепций (т. е. целостность первобытного мифологически-религиозное мировоззрения древних греков была разрушено), что не могло не вызывать недоверия к умозрительным теориям, и разнообразие, эклектичность и противоречивость древнегреческой философии служит тому подтверждением. Примером такой противоречивости может служить и отношение древних греков к проблеме продления жизни. С одной стороны, мировоззрение древних греков было преимущественно фаталистическим - в мире все предопределено, и человек не может влиять на природные процессы, не может изменить свою изначально смертную природу. Это отражено как в их мифах, где даже боги были не властны над судьбой [см., например, 68], так и во многих философских системах, описывающих мир как полностью детерминированную сущность [129]. С другой стороны, есть отдельные свидетельства, что мысль о существовании средств, дающих бессмертие, была не чужда древним грекам. Например, в некоторых мифах таким средством считался огонь, который делал человеческое тело бессмертным, выжигая его смертные части [19]. Возможно, на возникновение таких представлений повлияли идеи зороастрийцев, в религии которых доминировал культ огня и бессмертия [26].
Вероятно, противоречивость мировоззренческих позиций была одной из причин того, что отношение древних греков к действительности в значительной степени базировалось не на умозрительных концепциях, а на анализе практического опыта и наблюдений [214], которые свидетельствовали, что смерть неизбежна. Вместе с тем, практический опыт лечения болезней и примеры долгожителей показывали, что достижение здоровой старости является осуществимой задачей. Следствием практической основы герокомии было не только то, что его рекомендации были весьма полезны, но также и то, что некоторые теоретические построения античных ученых, объясняющие старение (конечно, в современной интерпретации) были недалеки от истины. К примеру, начиная с Гераклита (конец 6 - начало 5 вв. до н. э.) и Парменида (ок. 540 - ок. 470 гг. до н. э.), старение обычно объяснялось как потеря внутреннего тепла и влаги [40]. Тепло тогда было синонимом энергии, а, согласно современным теориям, в основе старения действительно может лежать ухудшение способности клетки к выработке энергии вследствие накопления молекулярных повреждений [315].
В античный период герокомия не была системой взглядов и не представляла выделенного направления. Наблюдения над процессом старения, описания возрастных заболеваний и советы по продлению жизни были разбросаны по многочисленным трактатам античных авторов: Гиппократа, Аристотеля, Цельса, Галена, Орибазия, Асклепиада и других [40]. Для сохранения тепла и влаги рекомендовалась диета, умеренные физические упражнения, массаж, водные процедуры. Важное место в герокомии отводилось и заботе о пожилых людях (т. е. герогигиене). Большинство из этих методов безусловно полезны для достижения здоровой старости. Другое дело, что они в принципе не могут радикально продлить жизнь.
Традиции герокомии получили значительное развитие в византийской и арабской медицине, откуда они были заимствованы врачами средневековой Европы. Однако методы, предлагавшиеся средневековыми сторонниками герокомии, практически совпадали с рекомендациями античных авторов [40].
1.2.4. Алхимия
В отличие от сторонников герокомии алхимики предполагали, что победа над смертью возможна [214]. Они считали смертность следствием несовершенства человеческой природы и, следовательно, ликвидация этого несовершенства могла бы привести к достижению практического бессмертия. Устранить несовершенство предполагалось путем некой трансформации человека в бессмертное существо. Под этим либо понималась гармонизация соотношения составляющих его элементов, либо поиск и "выращивание" (путем химических превращений) некой бессмертной составляющей человека. В любом случае средством для этого должна была служить особая субстанция - эликсир, или философский камень, или пятый элемент (считалось, что тело человека и других земных существ состоит из четырех типов элементов, а пятый элемент является божественным). Поиск этой субстанции и являлся основной целью алхимиков.
Считается, что алхимия начала формироваться в Египте в эллинистический период, когда химические знания египтян были переосмыслены в рамках философских (как протонаучных, так и религиозно-мистических) представлений древних греков [102,116,119,214]. Безусловно на этот процесс повлияли и религиозно-мистические концепции других соседних народов (в основном, евреев и персов) [см. 128]. Начальный этап развития алихимии был отражен в трактатах таких авторов как Зосима (4 в.), Синезий (5 в.), Олимпиодор (6 в.), Стефан Александрийский (6 в.) [102]. В раннем средневековье арабскими учеными было продолжено развитие алхимических представлений эллинистических авторов, а также, вероятно, и китайских [214]. Арабо-эллинисти-чес-кий генезиз отражен и в самом названии "алхимия": "ал" - арабский определенный артикль, "Кем" - древнее название Египта, обозначающее также черную плодородную землю долины Нила (возможно, что от этого и произошло название страны) и черное вещество, появление которого на первой стадии алхимических превращений описано во многих трактатах [128]. Хотя существуют и другие версии происхождения этого термина: от имени библейского Хама, от греческих слов "хюмос" - сок или "химевсис" - смешивание, от китайского названия золота - "ким", от латинского "хумус" - земля [102, с. 13]. В этот ряд, вероятно, можно поставить и персидское слово "хаома" - название растения (или сока, напитка), дающего бессмертие [26].
Экспериментальный аспект продления жизни в эллинистической и арабской алхимии имел периферический характер [214]. Вероятно это было связано с тем, что в первой их них господствовали мистические представления, а во второй продление жизни могло истолковываться как противоречие воле Аллаха, который создал людей смертными. Способствовало же развитию арабской алхимии то, что тогда она была тесно связана с медициной (т. е. с практическими потребностями людей). Другим важным стимулом для ее развития была ее идея о том, что человек может приобрести власть над природой средствами науки в тогдашнем ее понимании (последнее получило свое дальнейшее развитие в западноевропейской алхимии). Наиболее известными алхимиками исламского мира, касавшихся проблемы продления жизни были араб Гебер (8 - 9 вв.), персы Аль-Риз (Ар-Рази) (850 - 923) и Авиценна (Ибн-Сина) (980 -1037).
Через арабов алхимия была заимствована учеными средневековой Европы, где она получила свое дальнейшее развитие - фактически алхимия являлась наукой того времени [102], и эксперименты по поиску эликсира жизни были поставлены на широкую основу [214]. Этим европейская алхимия больше напоминала китайскую, чем арабскую или эллинистическую. Во многом это произошло благодаря трудам английского философа и естествоиспытателя Р. Бэкона (1214 - 1294). Он считал, что короткая жизнь не норма, а отклонение от нее. Основной причиной укорачивания жизни, по его мнению, был неправедный и неправильный образ жизни людей, причем эта неправедность наследуется и накапливается и, следовательно, каждое поколение живет все меньше. Особенно по сравнению с эталоном праведности - ветхозаветными патриархами, жившими, согласно Библии, около тысячи лет. Главным путем для увеличения продолжительности жизни он полагал поиск веществ, ее продляющих, при помощи алхимических методов. В частности он рекомендовал золото, ладан, жемчуг, змеиное мясо, дыхание девушек.
Одним из последних знаменитых алхимиков, большое внимание уделявший аспектам омоложения и продления жизни, был швейцарский врач и естествоиспытатель Парацельс (1493 - 1541). По мнению М. Грмека [40] и более раннему указанию французского физиолога А. Дастра [43] его относительно недолгая жизнь доказала бесполезность его снадобий. Однако, такое суждение может оказаться поверхностным, поскольку существуют версии о насильственной смерти Парацельса. По одной из них его устранили конкуренты, так как его методы лечения были очень популярны [39,128].
Стоит заметить, что если рассматривать общую постановку проблемы, то исходные посылки алхимиков были в сущности правильными. Однако, вследствие зачаточного уровня развития науки в то время предлагаемые ими методы вряд ли могли привести их к успеху. Хотя, в принципе, методом проб и ошибок, они могли бы найти вещество или снадобье, применение которого продлевало бы жизнь. Так, добавление в пищу селена может продлить жизнь в районах, где его содержание в природных источниках недостаточно [35]. Тем не менее эксперименты алхимиков оказали влияние не только на развитие методов продление жизни, но и на формирование экспериментальной биологии и химии [55,102], поскольку "подлинное эмоциональное желание найти бессмертную сущность человека всегда стимулировало стремление постигнуть тайну материи" [119].
"Если бы все прошедшее было настоящим,
а настоящее продолжало существовать наряду
с будущим, кто был бы в силах разобрать,
где причины и где следствия ?"
|
Козьма Прутков, "Плоды раздумий".
|
Страница 56
|
